嵌入式微处理器分类:
根据微处理器的字长宽度:微处理器可分为4位、8位、16位、32位、64位。一般把16位及以下的称为嵌入式微控制器,32位以上的称为嵌入式微处理器。
根据微处理器系统集成度,可划分为两类:一般用途的微处理器,即微处理器内部仅包含单纯的中央处理单元;单芯片微控制器,即将CPU、Rom、RAM及I/O等部分集成到同一个芯片上。
根据嵌入式微处理器的用途:可分为以下几类:
1、嵌入式微控制器(MCU),又称为单片机。微控制器的片上外设资源通常比较丰富,适合于控制,因此称为微控制器。微控制器芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出(PWM)、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。微控制器的最大特点是单片化,功耗成本低,可靠性高。常用的有8051、MCS系列、C540、MSP430系列等,目前,微控制器占嵌入式系统的约70%的市场份额。
2、嵌入式微处理器(EMPU)。由通用计算机中的CPU发展而来,主要特点是具有32位以上的处理器,具有比较高的性能,价格也较高。与计算机CPU不同的是,在实际嵌入式应用中,只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件,去除其它的冗余功能部分,因此其体积小、重量轻、功耗低、成本低及可靠性高。通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM
及I/O等元件做到同一个芯片上,也称为单板计算机。目前,主要的嵌入式微处理器有ARM、MIPS、POWER PC和基于X86的386EX等。
特点:嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户所专用设计的系统中,它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化,同时还具有很高的效率和可靠性。
嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构;指令系统可以选用精简指令系统(Reduced Instruction Set Computer,RISC)和复杂指令系统CISC
x86架构和arm架构区别(Complex Instruction Set Computer,CISC)。RISC计算机在通道中只包含最有用的指令,确保数据通道快速执行每一条指令,从而提高了执行效率并使CPU硬件结构设计变得更为简单。
嵌入式微处理器有各种不同的体系,即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度,或集成了不同的外设和接口。据不完全统计,全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种,体系结构有30多个系列,其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是,没有一种嵌入式微处理器可以主导市场,仅以32位的产品而言,就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。
嵌入式微处理器与嵌入式微控制器的区别(见图片)
3、嵌入式DSP处理器。它是专门用于信号处理方面的处理器,茏在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计,具有很高的编译效率和指令执行速率,主要用在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上。
DSP内部采用程序和数据分开存储和传输的哈佛结构,具有专门硬件乘法器,广泛采用流水线操作,
提供特殊的DSP指令,可用来快速的实现各种数字信号处理算法,加之集成电路的优化设计,速度甚至比最快的CPU还快数倍。
4、嵌入式片上系统(SOC)。它是追求产品系统最大包容的集成器件。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合,直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。体积小,功耗低,可靠性高。
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